為了在響應(yīng)保護(hù)林地政策的同時擴(kuò)大茶葉種植面積，我國多地進(jìn)行了林下茶種植模式的嘗試，即在現(xiàn)有林地的林蔭空間種植茶樹，然而與普通茶相比，林下茶的品質(zhì)如何及其獨(dú)特品質(zhì)是如何形成的，林下茶種植模式是否可行，都還有待揭示。白茶以其原料來源的不同可分為大白、小白和水仙白，其中小白茶由菜茶原料制成，滋味甘醇鮮爽，香氣清鮮素雅，是福建省的高品質(zhì)白茶之一。南平市建陽區(qū)已進(jìn)行多個小白茶林下種植試點(diǎn)的建設(shè)，因此，本研究以林下小白茶為例，采用生化成分測定及廣泛靶向揮發(fā)物代謝組學(xué)方法，從代謝物水平為大家揭示林下小白茶的獨(dú)特風(fēng)味品質(zhì)以及小白茶林下種植模式的可行性，旨在為林下茶種植模式的推廣提供參考。
2023年12月，福建農(nóng)林大學(xué)郭玉瓊教授團(tuán)隊(duì)在Plants發(fā)表題為“Analysis of Characteristics in the Macro-Composition and Volatile Compounds of Understory Xiaobai White Tea”的研究論文。作者于南平市建陽區(qū)漳墩鎮(zhèn)選取同一片山坡上的毛竹林下小白茶園(BL)、杉木林下小白茶園(SL)、錐栗林下小白茶園(ZL)和普通小白茶園(CK)進(jìn)行影響茶樹生長主要環(huán)境因子的監(jiān)測，并以一芽二葉為標(biāo)準(zhǔn)采取鮮葉及鮮葉加工成的成品茶為實(shí)驗(yàn)材料，采用生化成分測定及廣泛靶向揮發(fā)物代謝組學(xué)方法分析林下小白茶和普通小白茶鮮葉及成品茶中特征次生代謝物的差異，結(jié)合林下種植對茶樹生長環(huán)境因子的影響，揭示林下種植調(diào)節(jié)小白茶品質(zhì)的具體機(jī)制。
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Understory Planting Improves the Growing Environment for Tea Plants
林下種植改善了茶樹生長環(huán)境
茶樹只有在適宜的光溫、濕度、土壤、肥料等環(huán)境條件下生長，才能獲得高品質(zhì)的茶葉。當(dāng)光照強(qiáng)度超過 3.7 J/cm2-min 時，茶葉的光合速率會下降，茶葉新梢生長發(fā)育的最適溫度為 20-25 ℃，超過這個溫度范圍，新梢生長速度會減慢，而炎熱干燥的天氣容易使茶變得苦澀。林下種植降低了茶樹所在環(huán)境的光照強(qiáng)度和溫度，提高了空氣濕度，改善了茶樹的生長環(huán)境。此外，林下茶園土壤的有機(jī)質(zhì)、總氮和速效氮含量顯著高于普通茶園。
圖 1.(A)光照強(qiáng)度、空氣溫度和空氣濕度;(B)土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀的含量和pH值。不同上標(biāo)表示具有顯著差異(p < 0.05)。
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Impact of Understory Planting on Fresh-Leaf Contents
林下種植對鮮葉內(nèi)含成分的影響
茶葉的滋味是由多種獨(dú)特的次生代謝物決定的，主要是多酚類、黃酮類、游離氨基酸等。為了探究林下種植對茶鮮葉內(nèi)含成分的影響，對鮮葉樣品的生化成分進(jìn)行了測定分析。結(jié)果表明，林下茶園鮮葉中的水浸出物、咖啡堿、黃酮和可溶性糖含量均顯著高于普通茶園，游離氨基酸和茶黃素顯著低于普通茶園，這為成品茶的加工提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。為了明確林下種植對鮮葉內(nèi)含成分的影響，對鮮葉內(nèi)含成分和主要環(huán)境因子進(jìn)行了相關(guān)性分析。結(jié)果表明，黃酮含量與土壤有機(jī)質(zhì)和總氮含量呈顯著正相關(guān)，可溶性糖含量與土壤有機(jī)質(zhì)和速效氮含量呈顯著正相關(guān)?？傊?，林下種植通過改善茶樹生長環(huán)境，調(diào)節(jié)了茶樹次生代謝物的積累，為成品茶的加工提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。
圖2.(A)水浸出物、游離氨基酸、咖啡堿、茶多酚、類黃酮、可溶性糖、茶黃素、茶紅素、茶褐素的含量;(B)宏觀成分與主要環(huán)境因子的相關(guān)性。不同上標(biāo)表示顯著差異(p < 0.05)。符號 * 和 ** 分別表示 p < 0.05 和 p < 0.01 處的統(tǒng)計(jì)顯著性。
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Significant Difference in Aroma and Flavor between LWTs and PWTs
林下小白茶和普通小白茶在香氣和滋味方面存在顯著差異
茶葉鮮葉的質(zhì)量決定了茶葉產(chǎn)品的質(zhì)量。然而，鮮葉中與品質(zhì)相關(guān)的代謝物在茶葉采后加工過程中會發(fā)生顯著變化。為了更全面地分析林下種植對茶葉產(chǎn)品質(zhì)量的影響，同時也為了增強(qiáng)本研究的代表性，在不同時間對不同林下茶園和普通茶園進(jìn)行了重復(fù)的成品茶取樣，然后對成品茶進(jìn)行了感官審評。感官審評結(jié)果表明，所有樣品的外觀均為芽葉連枝、綠中帶褐，帶有白毫;所有小白茶的湯色均被評價為金黃明亮，不同點(diǎn)是林下小白茶的湯色更深。從滋味上看，林下小白茶滋味的順滑度、甜度和厚度都強(qiáng)于普通小白茶，二者都有花香和甜香，個別樣品有木香，但林下小白茶的花香比普通小白茶更濃郁持久。
圖3.(A) 普通小白茶和林下小白茶的干茶外觀、湯色和葉底;(B) 普通小白茶和林下小白茶的滋味屬性雷達(dá)圖;(C) 普通小白茶和林下小白茶香氣屬性雷達(dá)圖。
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Analysis of Biochemical Components of LWTs and PWTs
林下小白茶和普通小白茶的生化成分分析
茶的滋味主要由生化成分決定，其中，茶多酚增強(qiáng)茶湯的苦味，黃酮類物質(zhì)提供苦味，游離氨基酸是鮮味的來源，可溶性糖是甜味的主要貢獻(xiàn)者。林下小白茶中水浸出物、茶多酚、咖啡堿和可溶性糖含量高于普通小白茶，游離氨基酸含量低于普通小白茶。這可能是林下小白茶在滋味上比普通小白茶具有更強(qiáng)的順滑度、甜度和厚度的原因。
圖4.水浸出物、游離氨基酸、咖啡堿、茶多酚、黃酮、可溶性糖、茶黃素、茶紅素、茶褐素的含量。符號 * 和 ** 分別表示 p < 0.05 和 p < 0.01 處的統(tǒng)計(jì)顯著性。采摘自林下茶園的稱為L，采摘自普通茶園的稱為P。
為了進(jìn)一步確定區(qū)分林下小白茶和普通小白茶滋味的關(guān)鍵生化成分，對生化成分進(jìn)行了正交偏最小二乘判別分析。結(jié)果表明，生化成分組成有助于區(qū)分林下小白茶和普通小白茶，游離氨基酸、茶黃素、茶紅素、水浸出物和茶多酚含量是區(qū)分林下小白茶和普通小白茶的特征差異生化成分。前人研究表明游離氨基酸、黃酮和茶黃素是改善遮蔭茶風(fēng)味的主要代謝途徑，這與本研究的結(jié)果基本一致。
圖5.(A) 非揮發(fā)性成分的OPLS-DA得分圖;(B)置換檢驗(yàn)圖;(C) 非揮發(fā)性成分的變量重要性投影(VIP)值。采摘自林下茶園的稱為L，采摘自普通茶園的稱為P。
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Analysis of Volatile Metabolites of LWTs and PWTs
林下小白茶和普通小白茶的揮發(fā)性代謝物分析
利用HS-SPME與GC-MS/MS結(jié)合分析林下小白茶和普通小白茶中的揮發(fā)性代謝物，共檢測出220種揮發(fā)物。采用正交偏最小二乘法分析，并結(jié)合VIP值大于1及FC值小于0.67或大于1.5共篩選出13種差異揮發(fā)性代謝物。進(jìn)一步結(jié)合OAV值大于1最終鑒定出2-庚醇、2-癸酮、大馬士酮和雪松醇等四種揮發(fā)性代謝物作為區(qū)分對林下小白茶和普通小白茶的關(guān)鍵差異揮發(fā)性代謝物(圖6 A)。為了進(jìn)一步確認(rèn)揮發(fā)性代謝物與香氣屬性之間的關(guān)系，運(yùn)用PLSR分析方法將林下小白茶和普通小白茶中OAV值大于1的重要揮發(fā)性代謝物與香氣屬性(花香、木香和甜香)相關(guān)聯(lián)(圖6 B)。香葉基丙酮、3,5-辛二烯-2-酮、β-環(huán)檸檬醛和苯甲醛與花香密切相關(guān)，這些物質(zhì)在林下小白茶中的含量更高，可能是林下小白茶花香更明顯的原因。普通小白茶和林下小白茶中甜香和木香密切相關(guān)物質(zhì)的組成存在差異，然而，與林下小白茶甜香和木香密切相關(guān)物質(zhì)的OAV值總和更高，促成了林下小白茶的甜香和木香感官屬性得分高于普通小白茶。
圖6.(A) 四種關(guān)鍵差異揮發(fā)性代謝物;(B) 普通小白茶的香氣屬性與重要揮發(fā)性代謝物(OAV > 1)的PLSR分析。X. 39種揮發(fā)性代謝物(OAV > 1);Y.香氣屬性;(C) 林下小白茶的香氣屬性與重要揮發(fā)性代謝物(OAV > 1)的PLSR分析。X. 39種揮發(fā)性代謝物(OAV > 1);Y.香氣屬性。符號 * 和 ** 分別表示 p < 0.05 和 p < 0.01 處的統(tǒng)計(jì)顯著性。采摘自林下茶園的稱為L，采摘自普通茶園的稱為P。
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Summary
總結(jié)
林下種植改善了茶樹的生長環(huán)境，影響了茶鮮葉中茶多酚、游離氨基酸和可溶性糖等物質(zhì)的積累，促成了林下小白茶滋味甜醇、花香高長的風(fēng)味品質(zhì)特征，游離氨基酸、茶黃素、茶紅素、水浸出物、茶多酚、2-庚醇、2-癸酮、大馬士酮和雪松醇等可作為區(qū)分林下小白茶和普通小白茶的關(guān)鍵滋味物質(zhì)和香氣物質(zhì)。本研究為林下茶種植模式的推廣提供了一定的理論參考。
福建農(nóng)林大學(xué)安溪茶學(xué)院(數(shù)字經(jīng)濟(jì)學(xué)院)郭玉瓊教授為通訊作者。福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院碩士生張孟聰為第一作者。福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院博士生周承哲、張成，碩士生徐凱、盧麗、黃琳潔、張理煊、黎煌，南平市建陽區(qū)茶葉發(fā)展中心祝雪芳，福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院賴鐘雄研究員也參與了該項(xiàng)研究。本研究得到了福建農(nóng)林大學(xué)茶產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新與服務(wù)體系建設(shè)項(xiàng)目和福建省張?zhí)旄２枞~發(fā)展基金會科技創(chuàng)新基金、建陽區(qū)漳墩鎮(zhèn)茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金等基金的資助。
來源：郭家小茶堂
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